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数据驱动的船舶航迹跟踪控制方法研究

熊勇 周思文 王显飞 吕志远

熊勇, 周思文, 王显飞, 吕志远. 数据驱动的船舶航迹跟踪控制方法研究[J]. 中国舰船研究. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.03542
引用本文: 熊勇, 周思文, 王显飞, 吕志远. 数据驱动的船舶航迹跟踪控制方法研究[J]. 中国舰船研究. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.03542
Research on data-driven ship trajectory tracking control method[J]. Chinese Journal of Ship Research. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.03542
Citation: Research on data-driven ship trajectory tracking control method[J]. Chinese Journal of Ship Research. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.03542

数据驱动的船舶航迹跟踪控制方法研究

doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.03542
基金项目: 国家级-面向通航密集水域船舶碰撞风险时空演化的智能航行决策方法(52271367)

Research on data-driven ship trajectory tracking control method

知识共享许可协议
数据驱动的船舶航迹跟踪控制方法研究熊勇,等创作,采用知识共享署名4.0国际许可协议进行许可。
  • 摘要: 针对存在船舶模型参数未知、外界扰动未知以及舵机约束等问题,提出了一种基于数据驱动的在线辨识船舶参数,迭代解析计算最优控制量的航迹跟踪控制方法。首先,构建了双螺旋桨船的三自由度动力学方程,通过采集船舶的运动数据,设计了扩张状态观测器-多新息递推最小二乘交互式算法,实现了在线辨识船舶运动模型参数和估计未知扰动,降低了辨识算法对实验设计的严格要求。然后,通过将辨识得到的船舶运动模型在采样周期内近似为定常线性模型,船舶航迹跟踪问题可转变成带约束和干扰的线性二次型优化控制问题。接着,引入加权矩阵与罚函数,构建了包含轨迹误差、外界干扰量和控制量约束不等式的二次型性能指标,并运用精细积分法获得矩阵黎卡提微分方程的解析解,得到有限时间状态调节器的迭代计算式。最后,通过采用MATLAB进行数值仿真并分析权重矩阵Q、R和S对航迹跟踪精度的影响,结果验证了参数辨识和控制算法的有效性。
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-09-01
  • 网络出版日期:  2023-11-09

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